JP2010092853A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】缶の内部に絶縁ケースを挿入する過程において、絶縁ケースによって缶の内側面にバリのような異物の発生を防止する二次電池を提供する。
【解決手段】電極組立体と、前記電極組立体が収納される缶と、前記缶の開放部を密封するキャップ組立体と、互いに対向する２つの長側壁、及び、２つの短側壁を有し、前記電極組立体とキャップ組立体との間に設けられた絶縁ケースと、を含み、前記絶縁ケースは、前記長側壁の両端部の外面間距離（Ｈ２）が長側壁の中央部の外面間距離（Ｈ１）より大きく形成されることを特徴とする二次電池が提供される。
【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池に関するものであり、より詳しくは、二次電池の電極組立体とキャップ組立体、及び、それらを絶縁させるための絶縁ケースを有する二次電池に関するものである。

一般に、ビデオカメラ、携帯電話、携帯型コンピュータなどのような携帯型無線機器の軽量化および高機能化が進行するにつれ、その駆動電源として用いられる二次電池について多くの研究が行われている。このような二次電池としては、例えば、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−亜鉛電池、リチウム二次電池などがある。この中でリチウム二次電池は、再充電が可能であり、小型且つ大容量化が可能であって、作動電圧が高く単位重量当たりのエネルギー密度が高いということから、先端電子機器分野において広く使用されている。

リチウム二次電池は、正極板、負極板およびセパレータで構成される電極組立体を電解液と共に缶に収納し、缶の上端開口部をキャップ組立体で密封することによって形成される。この時、缶の内部には、キャップ組立体と電極組立体との間のショートを防止するために絶縁ケースが挿入される。

しかしながら、従来、絶縁ケースは単に電極組立体の上面に載置される状態であったため、絶縁ケースが缶の外部に飛び出すことがあった。すなわち、絶縁ケースは缶の内部での安定した設置状態を維持できなくなる。したがって、従来では絶縁ケースの缶の内部への挿入工程が円滑に進行できないという問題があった。

なお、従来技術で絶縁ケースの幅を缶の上端開口部より大きく形成する場合には絶縁ケースが缶に干渉しつつバリ（ｂｕｒｒ）が発生する。このように発生するバリは、キャップ組立体を缶の上端開口部に溶接する過程で異物として作用して組み立て不良を誘発することになる。

本発明は上記の従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、缶の内部に絶縁ケースを挿入する過程において、絶縁ケースが缶の外部に離脱することなく、安定的に挿入される二次電池を提供することにある。

本発明の他の目的は、缶の内部に絶縁ケースを挿入する過程において、絶縁ケースによって缶の内側面にバリのような異物の発生を防止する二次電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電極組立体と、上記電極組立体が収納される缶と、上記缶の開放部を密封するキャップ組立体と、互いに対向する２つの長側壁、及び、２つの短側壁を有し、前記電極組立体とキャップ組立体との間に設けられた絶縁ケースと、を含み、上記絶縁ケースは、上記長側壁の両端部の外面間距離（Ｈ２）が長側壁の中央部の外面間距離（Ｈ１）より大きく形成されることを特徴とする二次電池が提供される。

上記外面間距離（Ｈ１）は、一方の長側壁の中央部から、対向する他方の長側壁の中央部までの、長側壁の中央部の外面に対する垂線方向での距離を意味する。上記外面間距離（Ｈ２）は、一方の長側壁の両端部における先端から、対向する他方の長側壁の両端部における先端までの、長側壁の中央部の外面に対する垂線方向での直線距離を意味する。さらに具体的には、上記外面間距離（Ｈ２）は、長側壁の中央部の外面に対する垂線方向において、一方の長側壁の両端部と対向する他方の長側壁の両端部との間で最も遠い部分の直線距離をいう。

上記長側壁は平面状（直線状）に形成され、上記短側壁は曲面状（円弧状）に形成されることが好ましい。

上記長側壁の厚さより上記短側壁が厚いことが好ましい。

上記絶縁ケースは、上記長側壁と上記短側壁とが連結する（当接する）部位に傾斜部（テーパ部）を有することが好ましい。

上記傾斜部（テーパ部）は上記短側壁から上記長側壁に向かって傾斜するように形成されることが好ましい。

上記傾斜部（テーパ部）の傾斜角度は、長側壁面の中央部の外面に対して１〜１０°であることが好ましい。

上記絶縁ケースは、さらに、長側壁の外側に突出部を有することが好ましい。

上記突出部が形成された長側壁の外面間距離（Ｈ３）は上記長側壁の両端部の外面間距離（Ｈ２）より長い（大きく形成される）ことが好ましい。なお、上記外面間距離（Ｈ３）は、一方の長側壁が有する突出部の先端から、対向する他方の長側壁が有する突出部の先端までの、長側壁の中央部の外面に対する垂線方向での距離を意味する。

上記突出部は、突出した突出長さが０.０７５ｍｍ〜０.０９５ｍｍであることが好ましい。より好ましくは、上記突出部の突出長さは０.０８５ｍｍに形成されることがよい。なお、上記突出部の「突出した突出長さ」とは、平面状に形成された外面壁の中央部の外面から突出部の頂点までの、外面壁の中央部の外面に対する垂線方向の距離を意味する。

本発明には、缶の内部に絶縁ケースを挿入するに際して、絶縁ケースが缶の外部に離脱しなく、安定的に組み立てられるようにして組み立て性を向上させる効果がある。

なお、本発明は、缶の内部に絶縁ケースを挿入するに際して、缶の内側面にバリのような異物が発生することを防止して電池の信頼度を向上させる効果がある。

本発明の一実施例に係る二次電池の分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る絶縁ケースの平面図である。 図２における絶縁ケースの一側部の拡大図である。 本発明の一実施例に係る絶縁ケースが缶の内部に挿入された状態を示す平面図である。 本発明の他の実施例に係る絶縁ケースの平面図である。 図５における絶縁ケースの一側部の拡大図である。 本発明の他の実施例に係る絶縁ケースが缶の内部に挿入された状態を示す平面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は本発明の一実施例に係る二次電池の分解斜視図であり、図２は本発明の一実施例に係る絶縁ケースの平面図であり、図３は図２における絶縁ケースの一側部の拡大図であり、図４は本発明の一実施例に係る絶縁ケースが缶の内部に挿入された状態を示す平面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の一実施例に係るリチウム二次電池１００は、電極組立体１１０と、電極組立体１１０が収納される缶１２０と、上記缶１２０の開口部を密封するキャップ組立体１３０と、上記電極組立体１２０とキャップ組立体１３０との間に設けられる絶縁ケース１４０と、を含む。

上記電極組立体１１０は正極板１１１と負極板１１２との間にセパレータ１１３が介されて巻回される。

上記正極板１１１には正極タブ１１４が突設され、上記電極組立体１１０の外部に突出する。上記負極板１１２には負極タブ１１５が突設され、上記電極組立体１１０の外部に突出する。上記電極組立体１１０において上記正極タブ１１４と上記負極タブ１１５は離隔して形成され電気的に絶縁される。上記正極タブ１１４および負極タブ１１５はニッケル金属から形成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。

上記缶１２０は一般的にアルミニウムまたはその合金材質から形成される。上記缶１２０は深絞り加工（ｄｅｅｐ ｄｒａｗｉｎｇ）によって製造される。上記缶１２０の上端は上記電極組立体１１０が挿入可能なように開口部１２０ａが形成される。上記缶１２０は互いに対向する２つの長側壁１２１と２つの短側壁１２２およびそれらを繋ぐ下面１２３で構成される。

上記キャップ組立体１３０は、キャッププレート１３１、ガスケット１３２、電極端子１３３、絶縁プレート１３４、およびターミナルプレート１３５を含む。

上記キャッププレート１３１は上記缶１２０の上端開口部１２０ａに相応する大きさおよび形状を有する金属材質から形成される。上記キャッププレート１３１の中央部には端子通孔１３１ａが形成される。上記キャッププレート１３１は端子通孔１３１ａの一側に電解液注入口１３１ｂが形成され、電解液注入口１３１ｂは栓１３７により封入される。上記キャッププレート１３１には上記正極板１１１に突設されている正極タブ１１４が溶接される。

上記ガスケット１３２はチューブ型の絶縁材質から形成され、上記電極端子１３３が上記端子通孔１３１ａに挿入するに際して電極端子１３３の外面に共に挿入される。

上記電極端子１３３は上記電極組立体１１０と電気的に接続され、上記キャッププレート１３１、絶縁プレート１３４およびターミナルプレート１３５を貫通して設けられる。

上記絶縁プレート１３４は絶縁物質から形成され、上記キャッププレート１３１の下面に取り付けられる。上記絶縁プレート１３４には上記キャッププレート１３１の端子通孔１３１ａと対応する部位に電極端子１３３が挿入される端子通孔１３４ａが形成される。

上記ターミナルプレート１３５は一般的にニッケル合金から形成され、上記絶縁プレート１３４の下面に取り付けられる。上記ターミナルプレート１３５には上記キャッププレート１３１の端子通孔１３１ａと対応する部位に電極端子１３３が挿入される端子通孔１３５ａが形成される。上記ターミナルプレート１３５は上記キャッププレート１３１と絶縁されると共に、上記電極端子１３３と電気的に接続される。上記ターミナルプレート１３５の一側には上記負極板１１２に突設されている負極タブ１１５が溶接される。

上記絶縁ケース１４０は、上記缶１２０の内部に挿入可能なように上端開口部１２０ａの大きさに相応する長方形状に形成され、材質は絶縁材質から形成される。

上記絶縁ケース１４０は、底板１４１と、上記底板１４１の周縁部を取り囲む２つの長側壁１４２と２つの短側壁１４３とを含む。

上記底板１４１は、缶１２０の上端開口部１２０ａに相応する大きさの略長方形状を有する。そして正極タブ１１４が貫通する正極タブ貫通孔１４０ａと、負極タブ１１５が貫通する負極タブ貫通孔１４０ｂとが形成される。

上記長側壁１４２は平面状（直線状）に形成され、上記短側壁１４３は上記長側壁１４２の両端部から曲面状（円弧状）に形成される。

上記長側壁１４２より上記短側壁１４３が厚く形成される。このように短側壁１４３が厚いと、長側壁１４２と短側壁１４３が当接する部位にテーパ部１４５が形成しやすいためである。

上記長側壁１４２の両端部にはテーパ部１４５が形成される。上記テーパ部１４５は開始地点(Ｓ)の上記短側壁１４３から終了地点(Ｅ)の上記長側壁１４２に傾斜するように形成される。

これにより、上記長側壁１４２の中央部の外面間距離（Ｈ１）に対して上記長側壁１４２の両端部の外面間距離（Ｈ２）が大きく形成される（Ｈ１＜Ｈ２）。

上記テーパ部１４５の傾斜角度（ａ）は約１〜１０°に形成されることが好ましい。上記テーパ部１４５の傾斜角度（ａ）が１°より小さい場合には、長側壁１４２の両端部が缶１２０の内側面に密着できないことがある。また、傾斜角度（ａ）が１０°より大きい場合には、長側壁１４２の両端部が缶１２０の内側面に干渉されて、絶縁ケース１４０が缶１２０の内部に挿入できないことがあるためである。

このように、上記テーパ部１４５は２つの長側壁１４２の両端部にそれぞれ形成される。このために、上記テーパ部１４５は絶縁ケース１４０の４つの角部に近接して形成される。これにより、絶縁ケース１４０は缶１２０の４つの角部で密着状態を維持できる。

このような構成の本発明の一実施例に係る二次電池の作用を図４を参照しながら説明する。

二次電池１００の組み立ての手順は次の通りである。先ず缶１２０の内部に電極組立体１１０を挿入した後、絶縁ケース１４０を挿入する。そしてキャップ組立体１３０により缶１２０の上端開口部１２０ａを密封する。最後にキャップ組立体１３０のキャッププレート１３１に形成された電解液注入口１３１ｂを通じて電解液を注入した後、電解液注入口１３１ｂを栓１３７で塞ぐ。

上記缶１２０の内部に絶縁ケース１４０を挿入する過程で、絶縁ケース１４０は４つの角部(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ)に形成されたテーパ部１４５により缶１２０の内側面に密着する。

上記絶縁ケース１４０が缶１２０の内部に完全に挿入されると、絶縁ケース１４０は電極組立体１１０の上面に位置するようになる。そして絶縁ケース１４０は、テーパ部１４５の形成された長側壁１４２の両端部が、缶１２０の内側面の４つの角部（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）において隙間が発生しない状態で密着される。これにより、上記絶縁ケース１４０は缶１２０の外部に離脱することなく、安定的に固定された状態を維持することになる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

図５は、本発明の他の実施例に係る絶縁ケースの平面図であり、図６は図５における絶縁ケースの一側部の拡大図であり、図７は本発明の他の実施例に係る絶縁ケースが缶の内部に挿入された状態を示す平面図である。

図５および図６に示すように、本発明の他の実施例に係る二次電池は、電極組立体１１０と、缶１２０と、キャップ組立体１３０と、上記電極組立体１１０とキャップ組立体１３０との間に設けられる絶縁ケース２４０と、を含む。

本発明の他の実施例で、電極組立体１１０、缶１２０およびキャップ組立体１３０の構成は、上述した本発明の一実施例と同一なため詳細な説明は省略する。そして本発明の一実施例と同じ構成は同一符号を使用する。

本発明の他の実施例は絶縁ケース２４０の一部構成が変更形成される。

上記絶縁ケース２４０は上記缶１２０の内部に挿入可能なように上端開口部１２０ａの大きさに相応する長方形状の絶縁材質から形成される。

上記絶縁ケース２４０は、底板２４１と、上記底板２４１の周縁部を取り囲む２つの長側壁２４２と２つの短側壁２４３とを含む。

上記長側壁２４２は平面状（直線状）に形成され、上記短側壁２４３は円弧面状（円弧状）に形成される。上記長側壁２４２の厚さより上記短側壁２４３が厚く形成される。

上記絶縁ケース２４０の長側壁２４２の両端部にはテーパ部２４５が形成される。上記テーパ部２４５は開始地点（Ｓ）の上記短側壁２４３から終了地点（Ｅ）の上記長側壁２４２に傾斜するように形成される。これによって、上記長側壁２４２の中央部の外面間距離（Ｈ１）に対して上記長側壁２４２の両端部の外面間距離（Ｈ２）が大きく形成される（Ｈ１＜Ｈ２）。

上記テーパ部２４５の傾斜角度（ａ）は約１〜１０°に形成されることが好ましい。

また、本発明の他の実施例に係る上記絶縁ケース２４０は上記缶１２０の内側面に押し込んで嵌合させる突出部２４６がさらに形成される。

上記突出部２４６は上記テーパ部２４５が終わる地点（Ｅ）にそれぞれ形成される。

上記突出部２４６が形成された上記長側壁の外面間距離（Ｈ３）は上記長側壁の両端部の外面間距離（Ｈ２）より大きく形成される（Ｈ３＞Ｈ２）。

この時、上記突出部２４６は、絶縁ケース２４０の外側面から突出した突出長さ（ｂ）は０.０７５〜０.０９５ｍｍの範囲内に形成される。

上記突出部２４６の突出長さ（ｂ）が０.０９５ｍｍより大きいと突出部２４６が缶１２０に干渉しつつバリ（ｂｕｒｒ）が発生する可能性がある。また、突出部２４６の突出長さ（ｂ）が０.０７５ｍｍより小さいと突出部２４６が缶１２０の内側面を支持できないという問題がある。

好ましくは、上記突出部２４６の突出長さ（ｂ）は０.０８５ｍｍに形成されることがよく、この場合、絶縁ケース２４０を缶１２０の内部に挿入するに際して突出部２４６によりバリが発生しなく、そして挿入後には缶１２０の内側面を安定的に支持することになる。

このような構成の本発明の他の実施例に係る作用を図１および図７を参照しながら説明する。

二次電池の組み立て時に、缶１２０の内部に電極組立体１１０を挿入した後、本発明の他の実施例に係る絶縁ケース２４０を挿入する。そして、キャップ組立体１３０により缶１２０の上端開口部１２０ａが密封される。次にキャップ組立体１３０のキャッププレート１３１に形成された電解液注入口１３１ｂを通じて電解液を注入した後、電解液注入口を栓１３７で封入する。

上記缶１２０の内部に絶縁ケース２４０を挿入するに際して、絶縁ケース２４０の長側壁２４２の両端部が缶１２０に干渉しないためバリが発生しない。また、絶縁ケース２４０の突出部２４６も缶１２０に干渉しない状態で挿入される。

そして、上記絶縁ケース２４０が缶１２０の内部に挿入され、電極組立体１１０の上面に位置すると、長側壁２４２の両端部は缶１２０の４つの角部（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に密着し、突出部２４６は缶１２０と４つの部位（Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’）にそれぞれ密着する。すなわち、上記長側壁２４２の両端部と突出部２４６は互いの力のバランスによって缶１２０の内側面を支持することになる。

したがって、絶縁ケース２４０は長側壁２４２の両端部と突出部２４６によって缶１２０の外部に離脱しなく、缶１２０の内部で安定的に固定された状態を維持することになる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 二次電池
１１０ 電極組立体
１２０ 缶
１３０ キャップ組立体
１４０、２４０ 絶縁ケース
１４１、２４１ 底板
１４２、２４２ 長側壁
１４３、２４３ 短側壁
１４５、２４５ 傾斜部（テーパ部）
２４６ 突出部

Claims (10)

1. 電極組立体と、
   前記電極組立体が収納される缶と、前記缶の開放部を密封するキャップ組立体と、
   互いに対向する２つの長側壁、及び、２つの短側壁を有し、前記電極組立体とキャップ組立体との間に設けられた絶縁ケースと、
   を含み、
   前記絶縁ケースは、前記長側壁の両端部の外面間距離（Ｈ２）が長側壁の中央部の外面間距離（Ｈ１）より大きく形成されることを特徴とする、二次電池。
2. 前記長側壁は平面状に形成され、前記短側壁は曲面状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
3. 前記長側壁の厚さより前記短側壁が厚いことを特徴とする、請求項１又は２に記載の二次電池。
4. 前記絶縁ケースは、前記長側壁と前記短側壁とが連結する部位に傾斜部を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
5. 前記傾斜部は前記短側壁から前記長側壁に向かって傾斜するように形成されることを特徴とする、請求項４に記載の二次電池。
6. 前記傾斜部の傾斜角度は、長側壁面の中央部の外面に対して１〜１０°であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の二次電池。
7. 前記絶縁ケースは、さらに、前記長側壁の外側に突出部を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
8. 前記突出部の形成された長側壁の外面間距離（Ｈ３）は、前記長側壁の両端部の外面間距離（Ｈ２）より長いことを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。
9. 前記突出部は、突出した突出長さが０.０７５ｍｍ〜０.０９５ｍｍであることを特徴とする、請求項７又は８に記載の二次電池。
10. 前記突出部は、突出した突出長さが０.０８５ｍｍであることを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
    
    

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